Обладнання для систем опалення

У цій статті, яка буде поділена на кілька частин, ми з вами розглянемо основне обладнання для системи опалення: котел, розширювальний бак, повітровідвідник , циркуляційний насос, труби, радіатори та терморегулятори.

1) Вибір опалювального котла.

2) Види розширювальних баків для опалення. Застосування повітровідвідників у системі опалення.

3) Циркуляційний насос у системі опалення. Підбираємо насос для власної системи.

4) Вибір труб для опалення. Їх переваги та недоліки.

5) Види радіаторів опалення. Прорахунок радіаторів для приміщення.

6) Терморегулятори. Типи термоголовок для радіаторів та теплої підлоги.

Частина 1. Вибір котла для опалення

Почнемо, звичайно, із котла. Котел відіграє основну роль у системі водяного опалення, за типом використовуваного палива розрізняють: газові, електричні, твердопаливні, рідкопаливні та комбіновані.

Газовий котел складається з таких елементів: теплоізольований корпус, теплообмінник, пальник та автоматична система керування. Теплообмінник відіграє важливу роль, тому що в ньому нагрівається теплоносій. Буває: чавунний теплообмінник (не схильний до корозії, але чутливий до перепаду температур), мідний (не піддається корозії, легко виймається для чищення), сталевий (конденсат продуктів згоряння на зовнішній поверхні теплообмінника, поступово руйнує його стінки). За допомогою автоматичної системи керування можна регулювати рівень полум'я в пальнику, тягу в димарі та вимкнення котла. Сучасні настінні газові котли оснащені циркуляційним насосом, розширювальним баком, запобіжним клапаном та пультом діагностики. Одноконтурні котли використовуються тільки для опалення, а двоконтурні відповідно для опалення та гарячого водопостачання. У настінних газових котлах камера згоряння може бути відкритою (забір повітря відбувається з приміщення, а дим виходить за допомогою природної тяги) та закритою (забір повітря з вулиці, а дим примусово видаляється через димар). Особливості газових конденсаційних котлів у тому, що з енергією згоряння палива вони також використовують енергію, яка утворилася при згорянні водяної пари. Такі котли витрачають менше енергії на 20%, а ККД значно вищий, ніж у інших.

Електричні котли не користуються високою популярністю через дорожнечу їх експлуатації. Теплообмінник влаштований, як великий бак, усередині нього знаходяться ТЕНи і при підключенні до електромережі вода в баку нагрівається і завдяки циркуляції заповнює систему опалення. Бувають однофазні (напруга 220) і трифазні (напруга 380).

Є також іонні котли, їхня робота полягає в процесі іонізації теплоносія (через рух катіонів та аніонів до заряджених електродів і виділяється тепло). Принцип дії полягає в тому, що холодна вода заходить у систему через насос, а той, у свою чергу, відправляє сигнал на контролер. Далі контролер включає нагрівальний модуль, а той виходячи з температурних датчиків, які стоять на подачі та зворотному потоці, а також температурі, що виставлена на контролері, нагріває воду.

В наш час дуже популярні твердопаливні котли, це пов'язано насамперед з невисокою вартістю палива, а також з їхньою автономністю (не потрібно підключати до газової магістралі або електричних мереж). За методикою горіння палива, котли поділяються на піролізні та дров'яні. Специфіка роботи піролізного котла полягає в тому, що паливо розкладається на піролізний газ і деревне вугілля, це відбувається в умовах дефіциту кисню під впливом високої температури. Такий котел обладнаний двома камерами згоряння. У верхній камері відбувається нормальне згоряння палива, а в нижній роблять розпалювання котла. Плюси піролізного котла над звичайним твердопаливним у тому, що завантаження палива відбувається рідше, а рівень ККД при цьому становить близько 85 відсотків. Рівень вологості палива, що завантажується, не повинна перевищувати 20 відсотків, можуть використовуватися спеціальні брикети, а також будь-які інші види деревини. Щоб автоматично регулювати температуру теплоносія, слід використовувати датчик температури.

У твердопаливних котлів тривалого горіння паливо згоряє зверху вниз, що дозволяє заощадити на завантаженні палива. Конструкція такого котла складається з 2 циліндрів, а в порожнечі між ними знаходиться теплоносій. Повітря надходить у топку та розподіляється за допомогою розподільника повітря таким чином, що горить лише верхній шар завантаженого палива. Недолік котлів тривалого горіння в тому, що під час горіння неможливо завантажувати паливо.

Твердопаливні пелетні котли використовують для роботи гранули, які виготовляються з відходів деревини. За допомогою пульта керування робота такого казана автоматизована. Пелети по шнековому транспортеру з паливного резервуара надходять у нижню частину котла, який обладнаний спеціальним пальником, а інший транспортер доставляє пелети зі сховища (може розташовуватись у сусідньому приміщенні). Під пальником встановлений вентилятор, який спрямовує до нього повітря та паливо за допомогою шнекового транспортера потрапляє у сопло пальника. Розпалює пелети або спіраль (якщо вона передбачена в конструкції), або розжарений струмінь повітря вентилятора. Решта роботи котла, після розгоряння палива виглядає наступним чином: система управління вибирає потрібний режим подачі пелет і тримає його до повного прогрівання теплоносія, після чого подача палива закінчується, а пелети, що залишився в сопці, догоряють. Такий котел здатний працювати кілька діб на одному завантаженні палива.

У рідкопаливних котлів сировиною для палива може бути: скраплений газ або дизельне паливо. Приблизне ККД таких котлів – 94 відсотки. В основному оснащений чавунним теплообмінником, який збирається із секцій та скріплюється ніпелями. У теплообміннику є топковий простір, де і горить паливо, а також канали для газів, які роблять кілька ходів після чого потрапляють у димар. За допомогою теплоносія стінки димових каналів та топки охолоджуються. Вентиляторні пальники створюють надлишковий тиск у топці для того, щоб продукти згоряння рухалися до димаря. Бувають дизельні пальники (популярніші) і бипаливні (працюю на газі та дизелі). За типом регулювання потужності, пальники бувають одно-або двоступінчастими. Одноступінчасті дозволяють підтримувати температуру в одному діапазоні і мають фіксовану потужність, а двоступінчасті – набагато економічніші, оскільки можуть працювати на повній та частковій потужності. Для автоматизації роботи такого котла Вам знадобиться автоматичний блок керування та погодозалежна система (враховує температуру в приміщенні та на вулиці, внаслідок чого економить витрату палива).

Ну і наостанок, комбінований котел, який має змійовик для ГВП, може використовувати таке паливо як: кокс, етанол, дрова, газ, тирса та ріпакова олія. Як влаштований котел можна побачити на малюнку нижче. Можуть бути, як і попередні види котлів, оснащені погодозалежною автоматикою.

Вибір котла залежить від Ваших переваг, фінансових можливостей та з комунікаціями, прокладеними у Вашій місцевості.

Частина 2. Види розширювальних баків для опалення. Застосування повітровідвідників у системі опалення

Для чого ж потрібен розширювальний бак? Теплоносій збільшується в об'ємі, коли нагрівається котел і відповідно намагається знайти більше простору. Якщо рідина цього простору не знаходить, це може призвести до поломки котла або лопнутих труб. Для кожної опалювальної системи є свій вид розширювального бака. Для системи відкритого типу Вам підійде відкритий бак, а для закритого - мембранний. Відкритий розширювальний бак, який можна зробити своїми руками, встановлюється у верхній точці вашої системи, а мембранний - біля котла.

У нових системах опалення частіше встановлюють мембранний бак, так як на відміну від відкритого, при його використанні вода з повітрям не контактує, що продовжує термін використання котла і радіаторів.

На даний момент є 3 види баків:

1) Баки зі змінною мембранною можуть встановлюватися як вертикально, так і горизонтально. Частіше зустрічається мембрана горизонтального розташування (при такому положенні зменшується ризик розриву мембрани), якщо вона пошкодилася, її замінюють через фланець. Вертикальне положення можна побачити тільки коли розміри бака дуже великі. Форма таких баків може бути кругла або овальна. Теплоносій потрапляє всередину мембрани, але при цьому не торкається поверхні бака. Ті частини, у яких є контакт з водою, виготовлені з нержавійки або інших матеріалів зі спеціальним покриттям.

2) Безнапірні баки встановлюються в опалювальних системах для великих приміщень. Поруч із такими баками монтується насос, їхня робота виглядає так: коли підвищується температура в системі, відкривається клапан, він забирає зайву рідину і "скидає" її в бак, після цього, коли температура знову знижується, насос перекачує теплоносій назад у систему. Ось таким нехитрим чином і тримається потрібний тиск у системі опалення.

3) Бак із фіксованою мембраною доволі часто використовують у невеликих системах опалення. Основний мінус такого бака в тому, що його мембрану неможливо поміняти, вона прикріплена по периметру перерізу. Спочатку бак заповнений повітрям, а мембрана притиснута до його внутрішньої поверхні. Після підвищення температури в системі, збільшується об'єм теплоносія і підвищується тиск. Коли вода надходить у бак, то віджимає мембрану, стискаючи повітря в протилежній камері. Щоб такий бак прослужив якомога довше, потрібно перед запуском системи перевіряти тиск у баку. Для цього використовують запобіжний клапан і манометр. Також можна встановлювати групу безпеки.

Розрахувати точний обсяг бака досить складно, довірте цю проблему фахівцям, але ми все-таки спробуємо зробити приблизний розрахунок. Для прорахунку об'єму розширювального бака відкритого типу, Вам потрібно знати повний об'єм теплоносія в системі. Формула матиме такий вигляд:

V_б = 0,05хV_cист

А вже для обчислення об'єму мембранного бака знадобляться такі величини як: надлишковий об'єм теплоносія під час нагрівання (V_надл) по співвідношенню до коефіцієнта заповнення бака (f). У вигляді формули - це матиме такий вигляд:

V_б = V_надл/f

Для спрощення підрахунків візьмемо такі числа:

1) При максимальному нагріванні теплоносій (вода) збільшується на 4-5%

2) Середній об'єм теплоносія в невеликих будинках 100-300 л.

Розраховуємо об'єм розширювального бака із запасом, тобто беремо не 5%, а 10%. Виходить для будинку із загальним об'ємом теплоносія в системі 300 л нам потрібен бак на 30 л.

Тепер поговоримо про повітровідвідники або як їх ще називають повітряні клапани. Застосовуються вони для запобігання утворенню повітряних пробок у системі опалення. Бувають автоматичні та ручні повітровідвідники. Ручні монтують у радіатори опалення, а автоматичні здебільшого встановлюють у верхній точці опалювальної системи на подачі і зворотному потоці.

Частина 3. Циркуляційний насос у системі опалення. Підбираємо насос для своєї системи

Циркуляційні насоси використовуються для циркуляції теплоносія в системах двотрубних, так і однотрубних. Вони просто потрібні в будинках з великою площею для швидкого прогріву всіх приміщень.

На ринку України популярніші циркуляційні насоси таких брендів як: Wilo, Grundfos, Halm. На малюнку нижче можна побачити насос у розібраному стані. Основні складові циркуляційного насоса: корпус, ротор та крильчатка, що кріпиться на ньому. Корпус виготовляється з чавуну, а вал двигуна та підшипники – з кераміки.

У сучасних системах опалення використовуються насоси із сухим або мокрим ротором, але в системах індивідуального опалення в основному можна побачити циркуляційний насос із мокрим ротором. Для економії електрики краще вибирати насос із автоматичним регулюванням.

Щоб зрозуміти який об'єм теплоносія зможе прокачати насос нам потрібно знати кількість теплоносія, що прокачується, за певну одиницю часу (м3/год). Цю величину можна назвати подачею циркуляційного насосу. Якщо її неправильно розрахувати, наприклад, вона буде занадто велика, тоді теплоносій не встигатиме остигати, а ваші витрати збільшаться, якщо подача буде мала, то нагрівальні прилади не прогріються і не віддадуть своє тепло приміщенню. Продуктивність насоса (V) обчислюється за такою формулою:

V=(S_ппxQ_пит) / (1.16xΔT)

S_пп - площа приміщення (корисна площа), яка вимірюється м2. Q_пит - питома теплопотреба будівлі - обчислюється у Вт/м2. ΔT - різниця температури рідини, що надходить у котел і виходить з нього. Для приватних будинків величина питомої теплопотреби - 100 Вт/м2, а різниця температур приблизно - 15-20 °C.

Для розрахунку тиску насоса нам потрібно знати величину гідравлічного опору, яку циркуляційна помпа повинна подолати. Багато елементів системи опалення створюють гідравлічний опір, який перешкоджає руху теплоносія. Якщо напір циркуляційного насоса буде слабким, він не зможе прокачати теплоносій із заданою швидкістю, а якщо навпаки, то з'явиться зайвий шум у системі.

Щоб зрозуміти, які у нас гідравлічні втрати, візьмемо такі дані, як швидкість руху теплоносія. Для металевих труб вона буде приблизно від 0,3 до 0,5 м/с, а для полімерних - від 0,5 до 0,7 м/с, тобто на прямих ділянках трубопроводу опір буде 100-150 Па/м. Точні дані вам зможе розрахувати фахівець, відштовхуючись від діаметра труб тощо. Для розрахунку втрати тиску можна взяти таку формулу:

Z=ΣζхV2xp/2

ζ – це коефіцієнт місцевих втрат, V – швидкість руху теплоносія (м/с), p – щільність теплоносія.

Після цього обчислення слід підсумувати всі величини гідравлічного опору на прямих ділянках трубопроводу, а також величини всіх місцевих опорів. Ось так ми дізнаємося мінімально допустимий напір необхідного циркуляційного насоса.

Всі виробники насосів вказують такі дані, як діаметр труби, що під'єднується, і напір насоса, наприклад, 25-40 або 25/4. Перше значення – діаметр труби 25 мм, друге – висота напору 4 м (0,4 атм).

На ринку України дуже часто зустрічаються підробки на популярні торгові марки як Wilo та Grundfos. Тож будьте дуже обережні при виборі насоса.

Частина 4. Вибір труб для опалення. Їх переваги та недоліки.

У системах опалення можна зустріти труби з таких матеріалів як: мідь, сталь, полімери (труби поліпропіленові, металопластикові, поліетилен зшитий). Вибір труби залежить від системи опалення та Ваших фінансових можливостей.

Труби із сталі використовуються більше у міських системах опалення. Вони добре тримають перепади температури і стрибки тиску. Мінус цих труб у тому, що вони схильні до корозії.

На відміну від сталевих труб, мідні труби не бояться корозії, які термін служби обчислюється терміном служби будівлі де вони змонтовані. До мінусів можна віднести вартість такої труби.

Металопластикові труби часто використовують у індивідуальних системах опалення. Фітинги для їхнього монтажу досить дорогі. Також існує кілька видів з'єднання системи металопластикових труб з фітингами: прес-з'єднання, обтискання та PPSU (за допомогою натяжної гільзи). Для прес-фітингів та PPSU буде потрібний спеціальний інструмент, а для обтискних фітингів Вам знадобиться звичайний ріжковий ключ.

Труби із зшитого поліетилену використовуються в системах опалення та водопостачання, у сучасних будівлях. Ці труби виготовляються різними способами зшивання поліетилену (розглянемо в окремій статті) і від цього залежить їх застосування, наприклад, можуть використовуватися тільки в системах опалення підлоги (тепла підлога) або в системах водопостачання. Монтаж таких труб з фітингами в основному здійснюється за допомогою системи Push, для цього Вам потрібен спеціальний інструмент. Найбільш популярні бренди: Rehau, Tece, KAN. Популярність даних брендів відповідно впливає і на їхню ціну.

Поліпропіленові труби останнім часом стають дуже популярними на це діють такі фактори, як ціна на труби та комплектуючі до них, так і нескладність монтажу. Основні два види таких труб: не армовані (використовуються тільки в системах ХВС) та армовані - скловолокном (опалення та водопостачання) або алюмінієм (опалення). Докладніше про монтаж, види поліпропіленових труб та проектування систем з них можна прочитати у статтях нашого блогу.

Частина 5. Види радіаторів опалення. Розрахунок радіаторів для приміщення.

Сьогодні дуже великий вибір радіаторів опалення. Вони можуть відрізнятися між собою: способом передачі тепла, матеріалом з якого виготовлені, дизайном, способом монтажу, джерелами тепла, потужністю і т.д. Ми зупинимося на водяних радіаторах опалення та розглянемо основні їхні види.

При виборі радіатора потрібно розуміти, які будуть умови для їх експлуатації. Якщо це індивідуальне опалення, то нам підійдуть усі види радіаторів. Якщо у вас система міського опалення, де якість теплоносія залишає бажати кращого, а також є ймовірність гідроудару, то прийнятнішими будуть радіатори: біметалеві, чавунні та з посиленого алюмінію.

Стандартні алюмінієві радіатори дуже чутливі до якості теплоносія, а також електрохімічної корозії (якщо є з'єднання зі сталевими трубами) і газоутворення. Робочий тиск їх 6-10 атм, тому рекомендується встановлювати їх у системах автономного опалення. Радіатори з посиленого алюмінію з робочим тиском 16 атм і більше можуть монтуватися в централізованій системі опалення, але для більшої впевненості, рекомендується встановити клапан тиску. Алюмінієві радіатори мають властивість швидко нагріватися і також швидко остигати. Спосіб підключення у таких радіаторів боковий, а також нижній. Можуть відрізнятися глибиною секції та міжосьовою відстанню.

Біметалеві радіатори складаються з алюмінієвої оболонки і сталевої серцевини, що надає їм міцності, щоб протистояти гідроударам у системі, а також неякісному теплоносію. Внутрішній перетин у радіаторах трохи менший, ніж у алюмінієвих, тому для більшої тепловіддачі, слід вибирати радіатори з більш максимальною глибиною секцій. Біметалеві радіатори ідеальний варіант для централізованого опалення. Робочий тиск таких радіаторів понад 30 атм. Підключення даних радіаторів тільки бокове. Відрізняються глибиною секції та міжосьовою відстанню.

Сталеві радіатори рекомендується встановлювати в системи з тиском 6-10 атм і температурою теплоносія до 120 °С. У них хороша тепловіддача через довжину нагрівальної площини, а також відмінно утримують тепло. Підключення як бічне так і нижнє. У різних виробників сталевих радіаторів може відрізнятися товщина сталі, що важливо. Бувають такі типи сталевих радіаторів: 10, 11, 20, 21, 22 и 33. Тип радіатора залежить від кількості сталевих панелей і конвекційного оребрення.

Чавунні радіатори були раніше дуже популярні тим, що мають велику теплоємність, а також працюють в умовах поганого теплоносія. До їхніх мінусів можна зарахувати: доволі велику вагу, боязнь гідроудару і необхідність у фарбуванні. У сучасному дизайні приміщення використовувати звичайні чавунні радіатори не має сенсу, тому їм на зміну прийшли радіатори в ретро стилі. Незвичайні малюнки, які виконані на радіаторі, а також індивідуальне фарбування під стиль приміщення, роблять їх популярними на нашому ринку з року в рік. Робочий тиск таких радіаторів 10 атм.

Потрібно пам'ятати, що встановлення радіаторів у нішу може знизити ККД приблизно на 10-15%. Якщо потрібно встановити радіатор понад 15 секцій, то підключати його слід з різних сторін.

Щоб розрахувати необхідну довжину радіатора або, якщо це секційний радіатор, необхідну кількість секцій, потрібні такі дані, як: висота приміщення, площа, потужність радіатора, що підбирається. Розглянемо на прикладі: за стандартної висоти стелі в 3 м на 1 м2 площі приміщення потрібно 0,1 кВт потужності опалювального приладу. Якщо висота стелі понад 3 м, то рахуємо за допомогою коефіцієнта, який дорівнює співвідношенню стандартної висоти до фактичної. Візьмемо приміщення площею 50 м2, щоб його обігріти (за висоти стелі 3 м) нам потрібна потужність у 5 кВт. Середня тепловіддача секційного радіатора 150-200 Вт. Робимо розрахунок:

5000 Вт / 150 Вт / 1 секцію = 33 секції

Тобто для того, щоб опалити приміщення площею 50 м2, нам знадобиться 33 секції. Якщо приміщення з великими вікнами, потрібно додати 2-3 секції.

Підключення радіаторів може виконуватися 3 способами:

1) одностороннє (для секційного радіатора понад 15 секцій така схема не підходить);

2) перехресне (за такого підключення, трубу подачі під'єднують до верхнього патрубка радіатора, а трубу обратки - до нижнього, але з іншого боку);

3) нижнє (актуально, якщо труба змонтована в стіні або підлозі, а також для алюмінієвого або сталевого радіатора з нижнім підключенням).

Для монтажу секційних радіаторів Вам знадобляться радіаторні комплекти, радіаторні крани, а також кронштейни (настінні або підлогові). Все це в основному йде як додаткові комплектуючі. Для сталевих радіаторів з боковим підключенням, будуть потрібні радіаторні крани або можна придбати комплекти з термоголовкою. Для радіаторів з нижнім підключенням потрібен так званий "бінокль". У сталевих радіаторів у комплекті вже йдуть настінні кронштейни, заглушка і кран маєвського.

Для підбору радіаторів для Вашої системи опалення, а також комплектуючих до них, завжди можете звертатися до наших менеджерів.

Частина 6. Терморегулятори. Типи термоголовок для радіаторів і теплої підлоги.

Терморегулятори використовуються для економії витрат на опалення та підтримки заданої температури в приміщенні. У сьогоднішній час, коли ціни на енергоресурси злітають майже з кожним місяцем, питання економії у всіх на першому місці. В умовах державної програми з кредитування на купівлю обладнання для опалення, в якій ми беремо участь, також є пункт про встановлення регуляторів температури повітря (термоголовок).

Є такі основні типи термоголовок: рідинні, твердотільні, газоконденсатні та електронні. Твердотільні термоголовки не такі популярні, оскільки поступаються іншим за багатьма параметрами. За швидкістю реакції на зміну температури в приміщенні на перших місцях будуть такі терморегулятори, як електронні та газоконденсатні. За точністю передачі показників на клапан - електронні та рідинні.

Принцип роботи термоголовок схожий між собою, відмінність тільки в наповнювачі сильфона (елемент, який заповнений термочутливою речовиною). У твердотільному терморегуляторі наповнювач сильфона - парафін, у рідинному - толуол, у газоконденсатному - газоконденсатна суміш. В електронному термостаті дія на шток клапана здійснюється механічно. Встановлюються терморегулятори на термостатичні клапани, якщо у вас радіатори з нижнім підключенням, то замість клапана потрібен вбудований термостатичний вентиль. Дія термоголовок має такий вигляд: коли температура в приміщенні підвищується, речовина в сильфоні збільшується в об'ємі та розтискається пружина, що призводить до того, що шток рухається до золотника клапана, а отже надходження теплоносія в радіатор зменшується. Коли температура в приміщенні знову знизилася, речовина в сильфоні стискається, а шток піднімається і теплоносій знову вільно надходить у радіатор.

Терморегулятор обов'язково має встановлюватися на клапані горизонтально, а також на нього не повинні потрапляти прямі сонячні промені. Якщо прилад опалення, на який потрібно встановити термоголовку, розміщений у ніші або за шторою, то можна встановити на нього терморегулятор із виносним настінним датчиком для правильнішої її роботи. Різьба приєднання термоголовок до клапана відрізняється, стандартні: М30Х1.5, М28Х1.5, "під клік" - для Danfoss серії RA.

Терморегулятори встановлюються не тільки на радіатори, а також застосовуються в системах "тепла підлога" для правильної роботи змішувальними вузлами або триходовими змішувальними клапанами. У таких системах використовуються тільки рідинні термоголовки із занурювальним або накладним датчиком.

Діапазон регулювання температури для термоголовок різний, якщо її використовують для регулювання системи "тепла підлога", то це від 20 до 60 ºС, якщо для радіаторів опалення - від 5 до 28 ºС.

Електронні терморегулятори мають явну перевагу серед інших типів термоголовок:

1) можливість програмування (кілька програм для підтримки комфортної температури в приміщенні, наприклад, протягом дня: день/ніч);

2) найточніша і найшвидша реакція серед усіх видів термоголовок;

3) правильне налаштування електронної термоголовки дасть вам змогу заощадити понад 20% теплової енергії.

До мінуса електронного терморегулятора можна віднести його ціну. У нас на сайті представлені термоголовки таких брендів як: Danfoss, Valtec, FIV, HLV, RBM. На відео нижче можна побачити як правильно встановити і налаштувати терморегулятор Danfoss Living Eco.